方格变分自旋构型

构型预览

选构型并拖动参数,查看实空间自旋和结构因子。

实空间 · S_z 与面内箭头
S_z = −10+1

横轴 a₁,纵轴 a₂ 向上。底色 = 归一化后的 S_z;等长箭头只表示 (S_x,S_y) 方向,不表示面内幅值。

结构因子 |S(q)|² · 扩展布里渊区
|S(q)|²/max = 00.51

虚线框为第一布里渊区 |q₁|, |q₂| ≤ π,框外为周期重复。预览隐藏 q=0 分量,色标采用 (v/max)0.32。当所有 q≠0 分量的谱权重之和不超过全谱权重的 10⁻¹² 时,图中不显示谱强度。

晶格几何荷 Q_A / Q_B
—
净磁化 ⟨S_z⟩
—归一化后
面内二阶矩轴比
—
显著非零 ±q 模式对
—

在同一物理环面上加密取样;数值稳定不替代连续场无零模的证明。

构型族 · 当前 spin_generator.py

有限周期格子

q = 2π(nₓ,nᵧ)/L。改变 L 保留整数绕数,因此改变物理 q;下方“加密核验”只增加同一环面的取样点数。

当前 Python 参数

构型公式与对称性

手册取 Qj=2π(njx/Lx, njy/Ly),φj(r)=Qj·r+θj。网页取 Lx=Ly=L,格距为 1。写作 S̃ 的原始场逐点归一化为 S=S̃/|S̃|,要求 |S̃|>0。

整格平移 d 使每支相位同时增加 Qj·d。电子项以及沿 z 的磁场和各向异性项均保留绕 z 的全局转动对称性。

skl双 Q 叠加

S~⊥(r)=Q^1sin⁡(φ1+ψ)+Q^2sin⁡(φ2+ψ) S~z(r)=m0−az(cos⁡φ1+cos⁡φ2)

面内振幅均为 1,偏振沿各自的 Q̂j,两支共用 az、ψ。m₀ 对应滑块 Mz,是归一化前的偏置。交换两支及其 θj 给出同一构型。zero 固定 ψ=0,generic 改变 ψ,两类都允许 θ₁、θ₂ 变化。

vc涡旋晶格

S(r)=(e⁡(φ2)cos⁡φ1,e⁡(φ2)sin⁡φ1,bsin⁡φ2) e⁡(φ2)=1−b2sin2φ2,|b|≤1

θ₁→θ₁+δ 对应整体转动 Rz(δ),θ₂ 控制高度和面内包络。两相位同时加 π 使 S→−S,连续相位胞的净荷为零。

conical锥态

S(r)=(1−mz2cos⁡φ,1−mz2sin⁡φ,mz),−1≤mz≤1

mz 对应滑块 Mz,等于每个格点的 Sz。任意 θ→θ+δ 都是全局 Rz(δ),在有限格子上也严格等能。

proper_screw竖直螺旋

S~(r)=e⊥sin⁡(φ+ψ)+ez(m0−azcos⁡φ) e⊥=ez×Q^

az=1、m₀=ψ=0 给出圆螺旋。此时改变 θ 是绕 Q̂ 的整体转动。允许的 Q 满足 Q ≢ −Q(模倒格矢),故圆螺旋的 ⟨Sz⟩=0、⟨(Sz)²⟩=½,总巨势与 θ 无关。

skx2_product乘积谐波 SkX2

S~(r)=(sin⁡φ1,sin⁡φ2,acos⁡φ1cos⁡φ2),a>0

Q₁、Q₂ 正交等长,前两分量沿固定自旋 x、y 轴。分别给 φ₁ 或 φ₂ 加 π 对应 Ry(π) 或 Rx(π),都会翻转 Sz。同时加 π 对应 Rz(π)。取物理 x、y 为正向,连续纹理的整环面荷为 2 det n,其中 n 的两行是整数波矢。

gen2q一般双 Q

S~a(r)=cacos⁡(Q1·r+ϑa)+ca+3cos⁡(Q2·r+ϑa+3) (ϑ1,ϑ2,ϑ3)=(α1,α1+d2,α1+d3) (ϑ4,ϑ5,ϑ6)=(α2,α2+d5,α2+d6)

a=1,2,3 分别对应 x,y,z。网页的六个 θ 滑块对应 ϑ₁…ϑ₆。α₁、α₂ 是共同相位,d 是支内相对相位。交换完整波支给出相同自旋。振幅整体乘正数也给出相同自旋,因此固定 Q 生成器取 Σcⱼ²=1。

交互区的通用单 Q / 双 Q(multiq)
S~(r)=m0ez+∑j=1nQ[a⊥je^jsin⁡(φj+ψj)−azjezcos⁡φj]

nQ=1 或 2,êj=Rz(γj)Q̂j。所有 γj 同加 δ 是全局 Rz(δ)。在“双 Q · multiq”中取 a⊥j=1、γj=0,两支共用 az 和 ψ,就得到上面的 skl。固定 Q 库按上述六族采样,另有 S(r)=±ex、±ey、±ez 六个均匀参考态。

单点能量与物理量

填入参数后点击计算。电子对角化在这台设备的浏览器中运行,36×36 对应 2592 个电子能级。

能量约定

T=0 时,电子占据 λ=ε−μ<0 的能级。固定 μ 时,用巨势 Ω 比较构型。总量除以格点数 N=L² 得到每格点量。

Ω = Σλ<0 λ − H Σᵢ Siz − A Σᵢ (Siz)² E = Ω + μNₑ

程序根据输入波矢寻找沿格轴的较小矩形胞。若该胞逐点重复后与整格自旋完全一致,就对角化有限环面的全部 Bloch 扇区;否则直接对角化整格矩阵。